基于DSP的调制解调模块的研究进展

微处理器自20世纪60年代产生以来，就一直沿着三个方向发展：通用CPU，微型计算机中央处理器；微控制器（MCU），单片微型计算机；DSP，可编程的数字信号处理器。三类微处理器既有区别也有联系，虽然在技术上不断借鉴和交融，但又有各自不同的应用领域。随着数字化的极速进程，DSP技术的地位凸显出来。因为数字化的基础技术就是数字信号处理，而数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，是要由通用型或专用型DSP处理器来完成的。因此，在整个半导体产品的增长趋缓时，DSP处理器还在以较快的速度增长。到了20世纪80年代初，世界上第一片单片可编程DSP芯片的诞生，才将理论研究结果广泛应用到了低成本的实际系统中，并且推动了新的理论和应用领域的发展。可以好不夸张的说，DSP芯片的诞生及发展对二十多年来的通信、计算机、控制等领域的发展起到了十分重要的作用。本文将从DSP的处理器、硬件、软件等方面对DSP调制解调系统进行综述。

1.DSP处理器

DSP既是Digital Signal Processing的缩写，也是Digital Signal Processor的缩写二者英文简写相同，但两者含义不同。前者指数字信号处理的理论和方法，后者指用于进行数字信号处理的可编程微处理器，而通常情况下，人们用DSP一词来指通用数字信号处理器。

数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代至今，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到了迅速的发展。数字信号处理是利用计算机 或专用的处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别、等处理，以得到符合人们需要的信号形式。图1所示的就是一个典型的数字信号处理系统框图。

在数字信号处理技术发展的初期（上世纪50～60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司的S2811。1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司柜橱世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司随后推出了第二代DSP芯片TMS32020及其系列，至今，TI公司已经推出了其第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X、TMS320C64X等芯片。

美国Analog Device公司在DSP芯片市场也有一定的份额，推出了一系列具有自己特色的DSP芯片，如其定点的DSP芯片ADSP2101/2103/2105，ADSP2111/2115，ADSP2161/62/64，浮点DSP有ADSP21000/020、ADSP21060/21062等。

20世纪80年代以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，从运算速度来看，MAC（一次乘加运算）时间已经从80年代初期的400 ns降到了10 ns以下（如TI公司的TMS32054X、TMS320C62X/67X等），处理能力提高了几十倍。

2.DSP调制解调系统的硬件

系统硬件主要由DSP芯片系统、电源模块、看门狗电路、键盘选择电路四部分组成。其中，以TMS320C5401为核心的DSP主系统中还包含了A/D转换和D/A转换部分。系统硬件框图如图2所示。

系统的主芯片是由美国TI公司生产的一款DSP芯片TMS320C5410，它采用先进的修正哈佛结构，片内共144引脚，有8条总线、CPU、在片存储器和片电路等硬件，加上高度专业化的指令系统，使其具有较小的功率损耗、高度并行等优点，可以满足电信等诸多领域的实时处理的要求。

电源方面，电源电压有3.3V与2.5V两种，其中3.3V电压供I/O接口使用，2.5V电压主要供器件的内部，包括CPU和其他所有的外设逻辑。TSM320C5410的电流消耗主要取决于器件的运算负载能力，就是说如果器件处于全速运行的时候，那么其电流达到该芯片的电流消耗的极大值；当CPU处于等待状态时，其电流消耗就很小。因此我们在编程的时候，如果CPU没事可做，应尽量使其处于等待状态或者使CPU处于休眠状态，这样可以降低系统的功耗。对于CPU来说，外设消耗的电流是比较小的，它由I/O电源供应，消耗的电流主要取决于外部输出总线的速度及负载电容[17]。

对于一个DSP系统而言，上电复位电路虽然只占很小的一部分，但它的好坏将直接影响到系统的稳定性。早先一般使用的是RC设计的简单的复位电路，但它在实际使用中存在某些不稳定的情况，在某些情况下会导致上电复位的失败。另外在系统运行中，可能由于干扰等原因导致系统崩溃，此时如果有看门狗（Watch dog）电路就可以使系统重新复位，恢复正常的工作。

3.DSP调制解调系统的软件

程序初始化后进入键盘扫描程序，每个程序都对应一个代码，如果键盘扫描程序的结果为其中的一个代码，那么程序将跳转到相应的子程序，进行相应的信号调制过程。总体程序流程如图3所示。

4.结语

随着数字技术的飞速发展，DSP这一课题受到题越来越多的人关注，该技术也得到了非常广泛的应用。利用DSP技术实现信号的调制与解调是较为容易的，与传统的调制解调相比具有很多优点，如容易实现，编程及仿真方便；信号质量较好，精度高，较稳定；可程控，集成度高等。DSP作一个新兴的信号处理技术，能够得到如此快速的发展，并迅速、广泛的应用到了各种高科技领域，充分说明了它的优越性，其前景也是相当可观的。

作者简介

涂志明（1987.10），毕业于大连民族大学，现就职于大连经济技术开发区万里电信工程有限公司，担任助理工程师一职。